تاثیر زیرزمینی زلزله و آتشفشان و عملکرد آنها

بیشتر آن چیزی که در موردزلزلهوآتشفشانمی دانیم، بر مبنای چیزی است که در سطحزمینمشاهده می کنیم. با این حال، بیشتر اتفاقات، مخصوصا فعالیت های اولیه که می تواند به ما در پیش بینی فاجعه و آمادگی برای آن کمک کند، در زیر زمین اتفاق می افتد.

توسعه ی تصویری واضح تر از تغییرات شرایط زیرزمین در کنار نظارت مداوم، اطلاعاتی ارزشمند فراهم می کند که می تواند به نجات جان های بسیاری در شرایط فاجعه منجر شود. در کشورهای زلزله خیزی مانند ژاپن و ایران، به ابزاری موثر برای پیش بینی فعالیت های لرزه ای نیاز است.

انستیتوی ملی پژوهش علوم زمینی و پیشگیری از فجایع در ژاپن (NIED) شبکه ای سطح بالا از صدها حسگر لرزه ای فوق العاده حساس، موسوم به های-نت (Hi-net) در سرتاسر کشور توسعه داده است. این شبکه اطلاعات لرزه ای با رزولوشن بالا از فعالیت های لرزه ای در اعماق بسیار زیاد زیر زمین را در اختیار ما قرار داده است. یکی از منبع های اطلاعاتی کلیدی های-نت، سرعت امواج لرزه ای بین ایستگاه های حسگرهای مختلف است. نقص ها و شکست های زیر زمین در کنار دیگر عوامل، بر سرعت امواج لرزه ای تاثیر می گذارند. بنابراین تغییرسرعت امواج لرزه ای نشان دهنده ی تغییرات زیرزمین است که هنوز روی سطح زمین قابل مشاهده نیستند.

تا همین اواخر، تغییراتی کوچک در سرعت امواج لرزه ای در مرکز کیوشو، جنوبی ترین جزیره ی ژاپن، شناسایی شد. در آوریل ۲۰۱۶، زلزله ای با بزرگای گشتاوری ۷.۰ پس از پیش لرزه ای با بزرگای گشتاوری ۶.۲ این منطقه را لرزاند. به دنبال این زلزله های مخرب، بزرگ تر ین آتشفشان فعال ژاپن، کوه آسو، در آوریل، مه و اکتبر همان سال فوران کرد.

سه نفر از پژوهشگران دانشگاه کیوشو و انستیتوی بین المللی پژوهش های انرژی های بدون کربن (I2CNER) اطلاعات سرعت امواج لرزه ای که توسط های-نت جمع آوری شده بود را بررسی کردند تا شرایط زیرزمینی مرتبط با این فحایع را بیشتر درک کنند. این اطلاعات از دسامبر ۲۰۱۵ تا نوامبر ۲۰۱۶ جمع آوری شده بود. نتایج پژوهش های آن ها درScience Advancesمنتشر شد.

تاتسونوری ایکیداتوضیح می دهد:

ما از تداخل سنجی امواج لرزه ای با صدای محیط که در ۳۶ ایستگاه های-نت ثبت شده بود، استفاده کردیم. ما دریافتیم که در طول زلزله، سرعت امواج لرزه ای به نحو قابل توجهی کاهش یافته است که احتمالا به صدمه و تغییرات فشاری اطراف گسل مربوط است. در طی ماه های بعد، گسلبهبودپیدا می کرد و البته مناطق مختلف با سرعت های مختلفی بهبود پیدا می کردند.

این زلزله احتمالا جریان های اطراف بدنه ی ماگمای کوه آسو را تسهیل کرده است. در زمان وقوع زلزله، سرعت زیر کالدرا کاهش یافت؛ اما پس از فوران به سرعت به حالت عادی خود بازگشت. این رویداد به آزاد شدن فشار منجر شده است.

تاکشی سوجی، نویسنده ی همکار می گوید:

پژوهش های پیشین از رویکردهای مشابهی برای تخمین سرعت استفاده کرده اند؛ اما ما به رزولوشن فضایی بالاتری در سطحی وسیع تر دست یافتیم. این کار به ما امکان داد تا توزیع فضایی منطقه تخریب یا مکان فشار را مشخص کنیم. استقرار انبوه تر این ایستگاه ها باعث می شود تا ناهنجاری ها را دقیق تر شناسایی کنیم. شناسایی تغییرات سرعت می تواند در تخمین زلزله های آتی و فعالیت های آتشفشانی موثر باشد.